Laser Pelydr-X sy'n Allyrru'r Curiad Mwyaf Pwerus Erioed!

Yn ddiweddar, gwnaeth gwyddonwyr yn Labordy Cyflymydd Cenedlaethol SLAC ddatblygiad mawr ym maes ymchwil wyddonol. Fe wnaethant ddefnyddio'r cyfleuster Ffynhonnell Golau Cydlynol Cyflymydd Llinellol (LCLS-II) yng Nghaliffornia i lansio'r pwls pelydr-X mwyaf pwerus hyd yma yn llwyddiannus.
Roedd hyd y pwls hwn mor fyr nes iddo gynhyrchu bron i 1 terawat o ynni mewn dim ond 4.4 triliwnfed eiliad (atoseconds) - 1, 000 gwaith yn fwy na chynhyrchiad pŵer blynyddol cyfartalog gorsaf ynni niwclear .
Mae'r LCLS-II yn fersiwn wedi'i huwchraddio o'r Ffynhonnell Golau Cydlynol Llinol, a leolir yn Labordy Cyflymydd Cenedlaethol SLAC Adran Ynni'r UD, ger Prifysgol Stanford ym Mharc Menlo, Calif Mae'r ddyfais yn defnyddio technoleg laser electron rhad ac am ddim i gyflymu pelydryn o electronau i agosáu at fuanedd golau ac osgiladu'r pelydryn trwy gyfres o feysydd magnetig i allyrru pelydrau-X dwys. Gellir defnyddio'r pelydrau-X hyn i ddelweddu gwrthrychau bach, fel moleciwlau, i arsylwi ar y rhyngweithio rhwng atomau oddi mewn iddynt.
Gall yr LCLS-II allyrru hyd at filiwn o guriadau pelydr-X yr eiliad, 8,000 gwaith yn fwy na laserau LCLS cynharach. Pan fydd un yn cyfuno'r gyfradd pwls uwch â'r nifer cynyddol o electronau fesul pwls, mae'r ddyfais newydd yn fwy na 10,000 gwaith yn fwy disglair na'i rhagflaenydd.
Yn nodedig, gall yr LCLS-II allyrru hyd at 1 miliwn o gorbys pelydr-X yr eiliad, cynnydd o 8,{4}}dros y laser LCLS blaenorol. Wedi'i gyfuno â chyfradd curiad y galon uwch a nifer uwch o electronau fesul pwls, mae'r ddyfais newydd fwy na 10,000 gwaith yn fwy disglair na'i rhagflaenydd. Yn ogystal, gall y ddyfais gynhyrchu corbys byr yn amrywio o 10-50 femtoseconds, gyda hyd curiad y galon yn ymestyn i 250 femtoseconds ar gyfer pelydrau-X ynni isel, a gall hyd yn oed greu corbys byr iawn o lai na 10 femtoeiliad.
Gyda thonfeddi byr o'r fath, corbys byr, ac ailadroddiadau cyflym o laserau, gall gwyddonwyr ddefnyddio'r ddyfais i wylio adweithiau cemegol yn digwydd. Yn y bôn, gall pob pwls ddelweddu cyfluniad yr atomau sy'n rhan o'r adwaith, ac yna gellir clymu'r delweddau hyn at ei gilydd i greu effaith debyg i "ffilm claimation" moleciwlaidd. Yn 2018, llwyddodd y cyfleuster LCLS i gynhyrchu ffilm o weledigaeth ddynol a'r prosesau cemegol sy'n gysylltiedig â ffotosynthesis mewn dim ond 1,000 femtoseconds.
Mae gan LCLS-II nid yn unig y gallu i ddelweddu gwrthrychau bach, ond mae ganddo hefyd gywirdeb hyd at 1 angstrom (10 ^ {{}} metr). Bydd y gallu hwn yn galluogi ymchwilwyr i ymchwilio i brosesau atomig mewn meysydd sy'n amrywio o systemau biolegol i ffotofoltäig a chelloedd tanwydd. Ar yr un pryd, bydd y ddyfais laser hefyd yn helpu gwyddonwyr i archwilio ymhellach ffenomenau ffisegol megis uwchddargludedd, ferroelectricity a magnetedd.
Un o gydrannau allweddol yr uwchraddio yw gosod rhywfaint o dechnoleg chwyldroadol. Er bod pedalau nwy cynharach yn gweithredu ar dymheredd ystafell, mae'r LCLS-II uwchraddedig yn defnyddio cynulliad pedal nwy uwch-ddargludo, sy'n caniatáu iddo weithredu ar dymheredd mor isel â sero absoliwt (-456 gradd F neu -271 gradd ). ) Mae gan yr LCLS-II hefyd well magnetau i swingio'r trawst electron.
Er bod LCLS-II newydd ddechrau gweithredu, mae llwyddiant pedalau nwy LCLS cynnar wedi rhoi achos optimistiaeth i ymchwilwyr. mae mwy na 3,000 o wyddonwyr wedi defnyddio'r cyfleuster, gan gyhoeddi mwy na 1,450 o bapurau. Mae defnydd yr allyrrydd pwls pelydr-X pwerus hwn yn y dyfodol yn addawol a disgwylir iddo ddod â mewnwelediadau a datblygiadau newydd i faes ymchwil wyddonol.